6 - Prototipagem Rápida

6.1 - Conceito geral

O termo prototipagem rápida é normalmente utilizado para designar um conjunto de tecnologias que permitem a construção directa, a partir de um modelo CAD-3D, de protótipos. Contrariamente às tecnologias convencionais, nas tecnologias de prototipagem rápida os protótipos são construídos por adição sucessiva de camadas de material, não sendo necessário recorrer a quaisquer tipos de ferramentas para a sua execução. Consegue-se deste modo construir protótipos de grande complexidade geométrica com a mesma facilidade com que são construídos protótipos simples, daí resultando ganhos apreciáveis nos tempos de desenvolvimento de novos produtos.

Existem várias tecnologias de prototipagem rápida disponíveis no mercado, estando as mais relevantes já disponíveis em Portugal. Cada tecnologia instalada é capaz de trabalhar um reduzido número de materiais, por vezes apenas um único, e possui vantagens e limitações quando comparada com as restantes. Deste modo, o recurso às capacidades instaladas pressupõe um conhecimento básico das várias tecnologias e a exploração das correspondentes vantagens face aos enquadramentos industriais concretos.

É hoje em dia reconhecido que a execução de protótipos durante a fase de desenvolvimento de produto permite identificar anomalias de projecto ou menor adequabilidade do produto face a exigências do mercado que, se detectadas a tempo, poderão ser corrigidas sem acréscimos significativos nos custos das ferramentas de produção definitivas. As tecnologias de prototipagem rápida podem solucionar facilmente e num curto espaço de tempo tal problema.

Desde o aparecimento da primeira máquina de prototipagem rápida no mercado internacional em 1987, as tecnologias de prototipagem rápida têm evoluído de forma positiva não só no que respeita aos materiais disponíveis mas também às precisões que é possível alcançar. Paralelamente, têm sido aperfeiçoados métodos e técnicas de reprodução de forma de modo a permitir a fabricação de protótipos análogos aos produzidos pelas tecnologias convencionais. Em face de tais desenvolvimentos é hoje possível construir protótipos de boa qualidade para os mais diversos fins.

A condição exigida para acesso às tecnologias de prototipagem rápida é a existência de um modelo sólido da peça que se pretende fabricar. Tal informação permitirá gerar um ficheiro de formato STL que após ser trabalhado pelo software dedicado de cada tecnologia de prototipagem rápida, permite construir o protótipo.

6.2 - Aplicações

No início do desenvolvimento, um protótipo serve fundamentalmente como instrumento de comunicação e como ferramenta de verificação de desenho (modelo geométrico). O objectivo principal do protótipo é o de facilitar a comunicação entre os diversos intervenientes no processo de desenvolvimento de modo a receber as contribuições especializadas de cada um deles e a corrigir tão cedo quanto possível possíveis erros de concepção ou de desenho. Estes modelos não necessitam ter um rigor dimensional elevado, podendo além disso ser executados em qualquer tipo de material.

O segundo tipo de protótipos são os chamados protótipos funcionais. Estes protótipos são utilizados para ensaios e, consequentemente, deverão poder ser sujeitos a condições de funcionamento similares às previstas para os produtos finais. Deste modo, os materiais em que são feitos deverão ter propriedades análogas às requeridas para os produtos finais, sendo as exigências dimensionais ou de acabamento superficial intermédias entre as requeridas para os modelos geométricos e os produtos finais. De um modo geral os protótipos funcionais são fabricados antes de se dar início ao fabrico da ferramenta.

Finalmente e para determinadas aplicações são necessários protótipos técnicos. Neste caso exige-se que os protótipos não só sejam executados no material definitivo como enformados por tecnologia idêntica à utilizada nos produtos finais. Estes protótipos são necessários sempre que se pretende um produto certificado, sempre que o processo tecnológico utilizado para enformação influencie as propriedades finais dos materiais utilizados, ou quando se pretenda extrair dos ensaios realizados informação relevante para planeamento de produção.

Para qualquer das situações descritas anteriormente, as tecnologias de prototipagem rápida podem contribuir, por si só ou integradas em cadeias mais complexas de fabrico de protótipos, para o desenvolvimento de produtos de alta qualidade. Será da competência do responsável pelo desenvolvimento, a especificação do número e tipo de protótipos necessários, face às exigências particulares de cada projecto concreto.